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【數控培訓】蠕動進給磨削也是一種銑削--Hardinge公司
已閱[383]次[2014/11/4]

一家磨床供貨商介紹推薦了如何采用帶有立式主軸加工中心平臺進行更有效的蠕變磨削加工。

  蠕動進給磨削是一種磨削加工工藝,但更重要的是,它并不像其他形式的磨削加工。Hardinge公司的磨削產品部經理Nelson Beaulieu先生說,從某種意義上來看,蠕變磨削更具有銑削加工的工藝特色。

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圖1 讓小直徑的砂輪像5軸加工中心那樣利用刀具路徑進行加工

  歸根結底,蠕動進給磨削是采用深度切削和大金屬切削量的方式進行加工的,其特點是:以較低的進給速率代替快速的往復運動。蠕變磨削的工具——砂輪就像銑刀盤那樣深埋于加工的材料之中進行加工。

  事實上,當這一刀具的直徑縮小并接近于典型加工中心上的最大銑刀盤直徑時,才能顯示出它更高的效率。Beaulieu先生說,如果將機床本身設計成像一臺立式加工中心那樣,那么這類刀具就會顯示出其更高的實際效益。

  Beaulieu先生說,他公司內以VMC立式加工中心為基礎設計的磨床背后就包含著這個思路。由Bridgeport公司(隸屬于Hartinge公司)提供的FGC 2型“柔性磨削加工中心”就偏離了傳統的蠕變磨床設計形式,其中主軸的方向也許能代表其本質上的區別。

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圖2 上述葉片的表面就是采用蠕變磨削工藝加工的,
磨削加工時,機床的旋轉軸沿著零件的弧度進給。

與眾不同的加工方式

  Beaulieu先生說,當初在開發蠕變磨削加工工藝時,實際上所有的磨床都采用臥式主軸。蠕變磨削加工自然建筑在這一平臺的基礎之上。然而,這種臥式設計的基本要求之一是需要采用一個很大直徑的砂輪。其直徑之大要足以使砂輪的邊緣能夠達到工作臺,以利于卸除主軸的外罩。

  Beaulieu 先生也表示,這種要求會產生一定的局限性。對于高效的蠕變磨削加工而言,冷卻液的滲透力是十分關鍵的,但大直徑砂輪的寬闊弧度會導致其空間縮小,影響冷卻液的滲透力。此外,大直徑砂輪無法沿著復雜加工路徑進行插補。為此,零件往往需要采用復雜的夾具來夾緊。由于被磨削加工的零件具有不同的特點,當其從一臺蠕變進給機床上移動到另一臺機床時,零件也需要從一個夾具換到另一個夾具。
相反,如果能將主軸外罩卸除到工作區以外的地方,就有利于應用較小直徑的砂輪。因此,冷卻液也能夠更有效地直接輸送到切削加工處,從而使零件能夠通過旋轉軸進給,讓小直徑的砂輪像5軸加工中心那樣利用刀具路徑進行加工。

  從本質上來說,FGC機床實際上就是一臺5軸加工中心。然而,由于工件采用磨削加工來代替銑削加工(普通意義上的銑削加工),因此機床必須具有某種程度的剛性,即必須具有傳統臥式平臺的那種關鍵強度。不像那種典型的VMC立式加工中心,其堅固結實的鑄鐵基座重達30100lb。也不像立式加工中心那樣,需要與一套專用的冷卻液系統組合配套使用,因為在蠕變磨削加工過程中,要求該系統能夠輸送1000 psi(lb/in2)壓力或50gal/min流量的冷卻液。

  這些變化意味著,使用立式機床不需要很昂貴的初期費用。Beaulieu先生說,一旦使用這類機床,就可以立即節約資金。其節約的來源包括以下幾個方面: 

  (1)較少的夾具和機床。不需要多次調試裝卡,只需一次性裝卡就可完成全部磨削加工任務;

  (2)縮短了工件的調試裝卡時間,因為不需要復雜的工裝卡具;

  (3)加工操作過程減少,因為可采用同一個砂輪來改變生產周期內零件的方向,分別加工不同部位;

  (4)加工速度提高(其資金節約程度超過工件調試裝卡所節約的資金),因為直徑較小的砂輪可以更加靈活地運轉工作。Beaulieu先生說,在這臺機床上加工,用戶只需要采用較低的切削深度就可以獲得較高的金屬切削率,因為其潛在的進給速度要比實際速度高得多。

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圖3 該機床與一套專用的冷卻系統組合配套使用(該系統位于機床的左邊),
它能夠輸送蠕動進給磨削加工過程中所需的高壓和高流量冷卻液。

傳統的加工

  如果機床完全按照傳統的VMC立式加工中心來使用就可以進一步節約資金。其主軸采用加工中心刀具的標準BT接口,而其砂輪通過標準的加工中心換刀裝置與主軸連接。因此,在同一個加工軸周期內,也可將同樣的系統應用于更加典型的加工中心上。這也就是說,銑刀或鉆頭可以在砂輪旁邊的刀庫中等待,以備隨時應用。如果在某一磨削加工的表面上需要進行銑削加工或鉆削加工,那么該工件仍然可以在同一夾持狀態下,讓機床完成這類附加的加工任務。

  為了使VMC 立式加工中心的加工平臺更容易地應用于蠕動進給加工,還可以采用另一種方法,這一方法與工作區以外的資源有著密切的關系。由于其使用的機床與標準的加工中心是如此地相似,因此它能夠使加工中心的操作人員有效地進行編程和進行蠕動進給加工操作,從而提高了機床的加工能力。正如Beaulieu先生所指出的那樣,“可供使用的銑削操作工數量要比磨削操作工數量更多。”

為什么要采用蠕動進給磨削?

  Beaulieu先生說:“如果一切加工都可以通過銑削或拉削加工解決,那么我們十分愿意接受。”蠕變加工是對其他加工工藝發起的一場挑戰,因為其他這些加工工藝存在一定的問題。而蠕變加工具有以下一些優點:

  (1)具有優良的加工特性。這種磨削加工可以吸收加工切削中的一部分熱量。尤其在對鈦金屬、因康鎳合金以及其它材料的加工中,它更加有效,主要是因為加工中產生的熱量會加速銑刀或拉刀的磨損;

  (2)保持良好的表面光潔度。這種磨削加工不需要對加工表面施加特別大的壓力,但磨削材料的能力很高,同時還能保持良好的表面光潔度和完美的表面加工質量;

  (3)不會產生毛刺。采用這種磨削加工不需要打毛刺;

  (4)能保持固有的精度。在設計良好的工藝條件下,銑削加工和拉削加工確實能獲得很高的加工精度。然而,采用設計良好的磨削加工工藝甚至能獲得更高的加工精度。

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